Mardianto 09028tiumb@gmail.com
Kualitas Lingkungan
Pengaruh pencemar lingkungan diukur dengan perubahan kualitas lingkungan, Kualitas lingkungan ditetapkan pada suatu periode dan tempat tertentu. Kualitas adalah suatu numerik yang ditetapkan berdasarkan situasi dan kondisi tertentu dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang mempengaruhi lingkungan. Kualitas lingkungan mengalami perubahan pada suatu periode tertentu sesuai dengan interaksi komponen lingkungan.
Dengan adanya kegiatan baru dalam lingkungan timbul interaksi baru antara satu kegiatan atau lebih dengan satu atau lebih komponen lingkungan,Interaksi tersebut menyebabkan saling pengaruh mempengaruhi dan pada gilirannya akan menimbulkan dampak positip maupun negatip.
Masuknya limbah pada lingkungan, katakanlah air buangan pabrik kelapa sawit, masuk pada badan air tentu akan menimbulkan perubahan sekecil apa sekalipun. Perubahan ini dapat membuat air menjadi keruh, berwarna, berbau dan sebagainya atau sebaliknya tidak menimbulkan pengaruh yang berarti.
Bila limbah tidak memberikan perubahan kondisi air, berarti badan air masih mampu menetralisasinya. Artinya kualitas air belum mengalami perubahan yang berarti dan dengan demikian makhluk-makhluk dan tanam-tanaman dalam air hidup “tenteram” biasa.
Perlunya penetapan kualitas lingkungan adalah salah satu upaya untuk memantau kondisi lingkungan dan perubahannya akibat suatu kegiatan baru. Nilai kualitas ini berkaitan erat dengan kualitas limbah, Kualitas lingkungan diukur dari berbagai komponen yang ada dalam lingkungan, termasuk toleransinya.
Sabtu, 09 Januari 2010
Sintesa Bahan Anorganik Industri
Mardianto 09028tiumb@gmail.com
Sintesa Bahan Anorganik Industri
Karena struktur senyawa anorganik biasanya lebih sederhana daripada senyawa organik, sintesis senyawa anorganik telah berkembang dengan cukup pesat dari awal kimia modern. Banyak pengusaha dan inventor secara ekstensif mengeksplorasi sintesis berbagai senyawa yang berguna. Dengan kata lain sintesis senyawa anorganik bermanfaat besar secara aktif dilakukan sebelum strukturnya atau mekanisme reaksinya diklarifikasi. Beberapa contoh khas diberikan di bawah ini.
a. Natrium karbonat Na2CO3
Sepanjang sejarah industri kimia, persediaan natrium karbonat Na2CO3, soda, merupakan isu penting. Soda adalah bahan dasar penting bukan hanya untuk keperluan sehari-hari (seperti sabun) tetapi juga untuk produk industri yang lebih canggih (seperti gelas).
Di waktu lampau soda didapatkan dari sumber alami, dan kalium karbonat K2CO3, yang juga digunakan dalam sabun, didapatkan dalam bentuk abu kayu. Setelah revolusi industri, kebutuhan sabun meningkat dan akibatnya metoda sintesis baru dengan bersemangat dicari. Waktu itu telah dikenali bahwa soda dan garam (NaCl) mengandung unsur yang sama, natrium, dan penemuan ini mengakibatkan banyak orang berusaha membuat soda dari garam. Di awal abad 19, suatu proses baru dikembangkan: natrium sulfat yang merupakan produk samping produksi asam khlorida (yang digunakan untuk serbuk pengelantang, bleaching), batu bara dan besi dinyalakan. Namun, hasilnya, rendah dan tidak cocok untuk produksi skala besar .
Inventor Perancis Nicolas Leblanc (1742-1806) mendaftar suatu kontes yang diselenggarakan oleh Académie des Sciences, untuk menghasilkan secara efektif soda dari garam. Esensi dari prosesmua adalah penggunaan marmer (kalsium karbonat) sebagai ganti besi.
Na2SO4 + 2C –> Na2S + 2CO2 (11.1)
Na2S + CaCO3 –> Na2CO3 + CaS (11.2)
2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (11.3)
Proses Leblanc dapat menghasilkan soda dengan kualitas lebih baik daripada metoda sebelumnya. Namun, proses ini menghasilkan sejumlah produk samping seperti asam sulfat, asam khlorida, kalsium khlorida, kalsium sulfida dan hidrogen sulfida. Bahkan waktu itu pun, pabrik menjadi target kritik masyarakat. Peningkatan kualitas proses Leblanc sangat diperlukan khususnya dari sudut pandang penggunaan ulang produk sampingnya, yang jelas akan menurunkan ongkos produksi.
Satu abad setelah usulan proses Leblanc, inventor Belgia Ernest Solvay (1838-1922) mengusulkan proses Solvay (proses soda-amonia), yang lebih maju dari aspek kimia dan teknologi. Telah diketahui sejak awal abad 19 bahwa soda dapat dihasilkan dari garam denagn amonium karbonat (NH4)2CO3. Solvay yang berpengalaman dengan mesin dan dapat mendesain proses produksi tidak hanya dari sudut pandang kimia tetapi juga dari sudut pandang teknologi kimia. Dia berhasil mengindustrialisasikan prosesnya di tahun 1863.
Keuntungan terbesar proses Solvay adalah penggunaan reaktor tanur bukannya reaktor tangki. Air garam yang melarutkan amonia dituangkan dari puncak tanur dan karbondioksida ditiupkan keda lam tanur dari dasar sehingga produknya akan secara kontinyu diambil tanpa harus menghentikan reaksi. Sistem Solvay menurunkan ongkos secara signifikan, dan akibatnya menggantikan proses Leblanc.
Reaksi utama
NaCl + NH3 + CO2 + H2O –> NaHCO3 + NH4Cl (11.4)
2NaHCO3 –> Na2CO3 + CO2 + H2O (11.5)
Sirkulasi amonia
2NH4Cl + CaO –> 2NH3 + CaCl2 + H2O (11.6)
Pembentukan karbon dioksida CO2 dan kalsium oksida CaO
CaCO3 –> CaO+CO2 (11.7)
Satu-satunya produk samping proses Solvay adalah kalsium khlorida, dan amonia dan karbondioksida disirkulasi dan digunakan ulang. Dalam produksi soda dari garam, poin penting adalah pembuangan khlorin. Dalam proses Leblanc, khlorin dibuang sebagai gas asam khlorida, namun di proses Solvay, khlorin dibuang sebagai padatan tak berbahaya, kalsium khlorida. Karena keefektifan dan keefisienan prosesnya, proses Solvay dianggap sebagai contoh proses industri kimia.
b. Asam sulfat
Sejak akhir pertengahan abad 16, kimiawan Jerman Andreas Libavius (1540?-1616) memaparkan proses untuk mendapatkan asam sulfat H2SO4 dengan membakar belerang dalam udara basah.
S + O2 –> SO2 (11.8)
2SO2+O2 –> 2SO3 (11.9)
Glauber, insinyur kimia pertama, menemukan di pertengahan abad 17 proses untuk mendapatkan asam khlorida dengan memanaskan garam dan asam sulfat. Asam khlorida yang didapatkannya memiliki konsentrasi yang lebih tinggo daripada yang didapatkan dalam proses sebelumnya.
2NaCl+H2SO4 –> Na2SO4+2HCl (11.10)
Reaksi yang dibahas di buku teks sekolah menengah itu digunakan di sini. Glauber mengiklankan natrium sulfat sebagai obat dengan efek yang menakjubkan dan mendapatkan banyak keuntungan dari penjualan garam ini.
Proses yang lebih praktis untuk menghasilkan asam sulfat dikenalkan yakni dengan cara memanaskan belerang dengan kalium nitrat KNO3. Awalnya pembakaran dilakukan di wadah gelas besar yang mengandung air.
Asam sulfat yang terbentuk terlarut dalam air. Walaupun proses kedua (SO2 –>SO3) lambat dan endotermik, dalam proses ini oksida nitrogen nampaknya berfungsi sebagai katalis yang mempromosikan reaksi ini.
Dengan meningkatnya kebutuhan asam sulfat khususnya dengan berkembangnya proses Leblanc yang membutuhkan asam sulfat dalam kuantitas besar, alat baru, proses kamar timbal yang menggunakan ruangan yang dilapisi timbal sebagai ganti wadah gelas dikenalkan yang membuat produksi skala besar dimungkinkan. Produksi asam sulfat skala besar otomatis berarti pembuangan nitrogen oksida yang besar juga. Sedemikian besar sehingga pada waktu itupun bahaya ke lingkungannya tidak dapat diabaikan.
Berbagai perbaikan proses dilakukan dengan menggunakan tanur Gay-Lussac dan Glover. Yang terakhir ini digunakan dengan luas karena nitrogen oksida dapat digunakan ulang dan rendemen n itratnya lebih besar.
Ide penggunaan katalis dalam produksi asam sulfat, atau secara khusus dalam oksidasi belearng dioksida telah dikenali sejak kira-kira tahun 1830. Katalis platina terbuki efektif tetapi sangat mahal sehingga tidak digunakan secara meluas. Setelah setengah abad kemudian, ketika kebutuhan asam sulfat meningkat banyak, ide penggunaan katalis muncul kembali. Setelah masalah keracunan katalis diselesaikan, proses penggunaan katalis platina, yakni proses kontak, menjadi proses utama dalam produksi asam sulfat. Proses kontak masih digunakan sampai sekarang walaupun katalisnya bukan platina, tetapi campuran termasuk vanadium oksida V2O5.
c. Amonia dan asam nitrat
Nitrat (garam dari asam nitrat) sejak zaman dulu dibutuhkan banyak sebagai bahan baku serbuk mesiu. Namun, persediaannya terbatas, dan kalium nitrat yang ada secara alami adalah bahan baku utama yang tersedia. Di abad 19 ketika skala perang menjadi besar, kebutuhan nitrat menjadi membesar, dan kalium nitrat yang ada secara alami tidak dapat memenuhi permintaan.
Selain itu, nitrat diperlukan sebagai bahan baku pupuk buatan. Di akhir pertengahan abad 19 kimiawan Jerman Justus von Liebig (1803-1873) membuktikan kefektifan dan pentingnya pupuk buatan. Masalah yang menghalangi pemakaian bear-besaran pupuk buatan adalah harganya yang tinggi, khususnya pupuk nitrogen.
Di akhir abad 19, fisikawan Inggris William Crookes (1832-1919) meramalkan peningkatan jumlah makanan yang diproduksi tidak dapat mengejar peningkatan populasi dunia dan dunia akan berakhir menjadi katastropi.
Situasi semacam memicu ilmuwan untuk menyelidiki fiksasi nitrogen artifisial atau menemukan proses untuk mengubah nitrogen yang tidak terbatas persediaanya di udara menjadi senyawa yang dapat digunakan. Jelas diperlukan cara untuk melakukan fiksasi dalam skala besar. Jadi, percobaannya harus dimulai di skala laboratorium untuk dapat diperbesar ke skala pabrik.
Fiksasi nitrogen berhasil dilakukan oleh kimiawan Jerman Fritz Haber (1868-1934) dan insinyur kimia Jerman, yang bekerja untuk BASF, Carl Bosch (1874-1940). Persamaan reaksi untuk proses Haber-Bosch sangat sederhana, tetapi secara teknis terdapat berbagai kesukaran. Prosesnya dielaborasi sehingga reaksi eksoterm ini akan berlangsung ke sisi kanan dengan mulus.
N2 + 3H2 –> 2NH3 + 22,1 kkal (11.11)
Dalam praktek, beberapa modifikasi dibuat. Misalnya, rasio molar nitrogen : hidrogen bukan 1:3, tetapi 1:3.3. Kondisi reaksi yang dipilih adalah 300°C pada 500 atm. Hidrogen digunakan berlebih pada tekanan tinggi sehingga kesetimbangannya bergeser ke kanan. Karena reaksinya eksoterm, reaksi ini lebih baik dilakukan pada temperatur yang lebih rendah sesuai dengan azas Le Chatelier. Di pihak lain, laju reaksi akan terlalu rendah pada temperatur rendah. Jadi suhunya dibuat agak tinggi ( yakni, dengan tetap mempertimbangkan agar dekomposisi NH3 tidak terjadi). Katalis yang dibuat dari besi digunakan dengan ekstensif.
Proses Haber-Bosch menjadi terkenal sebagai contoh pertama teori kesetimbangan diaplikasikan dalam produksi. Di satu sisi fiksasi nitrogen dengan proses Haber-Bosch membawa banyak manfaat karena kemudahan mendapat pupuk. Di sisi lain amonia berarti bahan baku mesiu dapayt diperoleh dengan mudah pula.
Proses modern untuk menghasilkan asam nitrat HNO3 adalah okidasi amonia di udara. Dalam proses ini, amonia dicampur dengan udara berlebih, dan campurannya dipanaskan sampai temperatur tinggi dengan katalis platina. Amonia akan diubah menjadi nitrogen oksida NO, yang kemudian dioksidasi lebih lanjut di udara menjadi nitrogen dioksida NO2. Nitrogen dioksida direaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat. Metoda ini dikembangkan oleh Ostwald, kimiawan yang banyak memberikan kimia katalis, dan disebut proses Ostwald.
Proses ini diungkapkan dalam persamaan reaksi berikut.
4NH3 + 5 O2 –> 4NO + 6 H2O (11.12)
2NO+O2 –> 2NO2 (11.13)
3NO2+H2O –> 2HNO3+NO (11.14)
Sintesa Bahan Anorganik Industri
Karena struktur senyawa anorganik biasanya lebih sederhana daripada senyawa organik, sintesis senyawa anorganik telah berkembang dengan cukup pesat dari awal kimia modern. Banyak pengusaha dan inventor secara ekstensif mengeksplorasi sintesis berbagai senyawa yang berguna. Dengan kata lain sintesis senyawa anorganik bermanfaat besar secara aktif dilakukan sebelum strukturnya atau mekanisme reaksinya diklarifikasi. Beberapa contoh khas diberikan di bawah ini.
a. Natrium karbonat Na2CO3
Sepanjang sejarah industri kimia, persediaan natrium karbonat Na2CO3, soda, merupakan isu penting. Soda adalah bahan dasar penting bukan hanya untuk keperluan sehari-hari (seperti sabun) tetapi juga untuk produk industri yang lebih canggih (seperti gelas).
Di waktu lampau soda didapatkan dari sumber alami, dan kalium karbonat K2CO3, yang juga digunakan dalam sabun, didapatkan dalam bentuk abu kayu. Setelah revolusi industri, kebutuhan sabun meningkat dan akibatnya metoda sintesis baru dengan bersemangat dicari. Waktu itu telah dikenali bahwa soda dan garam (NaCl) mengandung unsur yang sama, natrium, dan penemuan ini mengakibatkan banyak orang berusaha membuat soda dari garam. Di awal abad 19, suatu proses baru dikembangkan: natrium sulfat yang merupakan produk samping produksi asam khlorida (yang digunakan untuk serbuk pengelantang, bleaching), batu bara dan besi dinyalakan. Namun, hasilnya, rendah dan tidak cocok untuk produksi skala besar .
Inventor Perancis Nicolas Leblanc (1742-1806) mendaftar suatu kontes yang diselenggarakan oleh Académie des Sciences, untuk menghasilkan secara efektif soda dari garam. Esensi dari prosesmua adalah penggunaan marmer (kalsium karbonat) sebagai ganti besi.
Na2SO4 + 2C –> Na2S + 2CO2 (11.1)
Na2S + CaCO3 –> Na2CO3 + CaS (11.2)
2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (11.3)
Proses Leblanc dapat menghasilkan soda dengan kualitas lebih baik daripada metoda sebelumnya. Namun, proses ini menghasilkan sejumlah produk samping seperti asam sulfat, asam khlorida, kalsium khlorida, kalsium sulfida dan hidrogen sulfida. Bahkan waktu itu pun, pabrik menjadi target kritik masyarakat. Peningkatan kualitas proses Leblanc sangat diperlukan khususnya dari sudut pandang penggunaan ulang produk sampingnya, yang jelas akan menurunkan ongkos produksi.
Satu abad setelah usulan proses Leblanc, inventor Belgia Ernest Solvay (1838-1922) mengusulkan proses Solvay (proses soda-amonia), yang lebih maju dari aspek kimia dan teknologi. Telah diketahui sejak awal abad 19 bahwa soda dapat dihasilkan dari garam denagn amonium karbonat (NH4)2CO3. Solvay yang berpengalaman dengan mesin dan dapat mendesain proses produksi tidak hanya dari sudut pandang kimia tetapi juga dari sudut pandang teknologi kimia. Dia berhasil mengindustrialisasikan prosesnya di tahun 1863.
Keuntungan terbesar proses Solvay adalah penggunaan reaktor tanur bukannya reaktor tangki. Air garam yang melarutkan amonia dituangkan dari puncak tanur dan karbondioksida ditiupkan keda lam tanur dari dasar sehingga produknya akan secara kontinyu diambil tanpa harus menghentikan reaksi. Sistem Solvay menurunkan ongkos secara signifikan, dan akibatnya menggantikan proses Leblanc.
Reaksi utama
NaCl + NH3 + CO2 + H2O –> NaHCO3 + NH4Cl (11.4)
2NaHCO3 –> Na2CO3 + CO2 + H2O (11.5)
Sirkulasi amonia
2NH4Cl + CaO –> 2NH3 + CaCl2 + H2O (11.6)
Pembentukan karbon dioksida CO2 dan kalsium oksida CaO
CaCO3 –> CaO+CO2 (11.7)
Satu-satunya produk samping proses Solvay adalah kalsium khlorida, dan amonia dan karbondioksida disirkulasi dan digunakan ulang. Dalam produksi soda dari garam, poin penting adalah pembuangan khlorin. Dalam proses Leblanc, khlorin dibuang sebagai gas asam khlorida, namun di proses Solvay, khlorin dibuang sebagai padatan tak berbahaya, kalsium khlorida. Karena keefektifan dan keefisienan prosesnya, proses Solvay dianggap sebagai contoh proses industri kimia.
b. Asam sulfat
Sejak akhir pertengahan abad 16, kimiawan Jerman Andreas Libavius (1540?-1616) memaparkan proses untuk mendapatkan asam sulfat H2SO4 dengan membakar belerang dalam udara basah.
S + O2 –> SO2 (11.8)
2SO2+O2 –> 2SO3 (11.9)
Glauber, insinyur kimia pertama, menemukan di pertengahan abad 17 proses untuk mendapatkan asam khlorida dengan memanaskan garam dan asam sulfat. Asam khlorida yang didapatkannya memiliki konsentrasi yang lebih tinggo daripada yang didapatkan dalam proses sebelumnya.
2NaCl+H2SO4 –> Na2SO4+2HCl (11.10)
Reaksi yang dibahas di buku teks sekolah menengah itu digunakan di sini. Glauber mengiklankan natrium sulfat sebagai obat dengan efek yang menakjubkan dan mendapatkan banyak keuntungan dari penjualan garam ini.
Proses yang lebih praktis untuk menghasilkan asam sulfat dikenalkan yakni dengan cara memanaskan belerang dengan kalium nitrat KNO3. Awalnya pembakaran dilakukan di wadah gelas besar yang mengandung air.
Asam sulfat yang terbentuk terlarut dalam air. Walaupun proses kedua (SO2 –>SO3) lambat dan endotermik, dalam proses ini oksida nitrogen nampaknya berfungsi sebagai katalis yang mempromosikan reaksi ini.
Dengan meningkatnya kebutuhan asam sulfat khususnya dengan berkembangnya proses Leblanc yang membutuhkan asam sulfat dalam kuantitas besar, alat baru, proses kamar timbal yang menggunakan ruangan yang dilapisi timbal sebagai ganti wadah gelas dikenalkan yang membuat produksi skala besar dimungkinkan. Produksi asam sulfat skala besar otomatis berarti pembuangan nitrogen oksida yang besar juga. Sedemikian besar sehingga pada waktu itupun bahaya ke lingkungannya tidak dapat diabaikan.
Berbagai perbaikan proses dilakukan dengan menggunakan tanur Gay-Lussac dan Glover. Yang terakhir ini digunakan dengan luas karena nitrogen oksida dapat digunakan ulang dan rendemen n itratnya lebih besar.
Ide penggunaan katalis dalam produksi asam sulfat, atau secara khusus dalam oksidasi belearng dioksida telah dikenali sejak kira-kira tahun 1830. Katalis platina terbuki efektif tetapi sangat mahal sehingga tidak digunakan secara meluas. Setelah setengah abad kemudian, ketika kebutuhan asam sulfat meningkat banyak, ide penggunaan katalis muncul kembali. Setelah masalah keracunan katalis diselesaikan, proses penggunaan katalis platina, yakni proses kontak, menjadi proses utama dalam produksi asam sulfat. Proses kontak masih digunakan sampai sekarang walaupun katalisnya bukan platina, tetapi campuran termasuk vanadium oksida V2O5.
c. Amonia dan asam nitrat
Nitrat (garam dari asam nitrat) sejak zaman dulu dibutuhkan banyak sebagai bahan baku serbuk mesiu. Namun, persediaannya terbatas, dan kalium nitrat yang ada secara alami adalah bahan baku utama yang tersedia. Di abad 19 ketika skala perang menjadi besar, kebutuhan nitrat menjadi membesar, dan kalium nitrat yang ada secara alami tidak dapat memenuhi permintaan.
Selain itu, nitrat diperlukan sebagai bahan baku pupuk buatan. Di akhir pertengahan abad 19 kimiawan Jerman Justus von Liebig (1803-1873) membuktikan kefektifan dan pentingnya pupuk buatan. Masalah yang menghalangi pemakaian bear-besaran pupuk buatan adalah harganya yang tinggi, khususnya pupuk nitrogen.
Di akhir abad 19, fisikawan Inggris William Crookes (1832-1919) meramalkan peningkatan jumlah makanan yang diproduksi tidak dapat mengejar peningkatan populasi dunia dan dunia akan berakhir menjadi katastropi.
Situasi semacam memicu ilmuwan untuk menyelidiki fiksasi nitrogen artifisial atau menemukan proses untuk mengubah nitrogen yang tidak terbatas persediaanya di udara menjadi senyawa yang dapat digunakan. Jelas diperlukan cara untuk melakukan fiksasi dalam skala besar. Jadi, percobaannya harus dimulai di skala laboratorium untuk dapat diperbesar ke skala pabrik.
Fiksasi nitrogen berhasil dilakukan oleh kimiawan Jerman Fritz Haber (1868-1934) dan insinyur kimia Jerman, yang bekerja untuk BASF, Carl Bosch (1874-1940). Persamaan reaksi untuk proses Haber-Bosch sangat sederhana, tetapi secara teknis terdapat berbagai kesukaran. Prosesnya dielaborasi sehingga reaksi eksoterm ini akan berlangsung ke sisi kanan dengan mulus.
N2 + 3H2 –> 2NH3 + 22,1 kkal (11.11)
Dalam praktek, beberapa modifikasi dibuat. Misalnya, rasio molar nitrogen : hidrogen bukan 1:3, tetapi 1:3.3. Kondisi reaksi yang dipilih adalah 300°C pada 500 atm. Hidrogen digunakan berlebih pada tekanan tinggi sehingga kesetimbangannya bergeser ke kanan. Karena reaksinya eksoterm, reaksi ini lebih baik dilakukan pada temperatur yang lebih rendah sesuai dengan azas Le Chatelier. Di pihak lain, laju reaksi akan terlalu rendah pada temperatur rendah. Jadi suhunya dibuat agak tinggi ( yakni, dengan tetap mempertimbangkan agar dekomposisi NH3 tidak terjadi). Katalis yang dibuat dari besi digunakan dengan ekstensif.
Proses Haber-Bosch menjadi terkenal sebagai contoh pertama teori kesetimbangan diaplikasikan dalam produksi. Di satu sisi fiksasi nitrogen dengan proses Haber-Bosch membawa banyak manfaat karena kemudahan mendapat pupuk. Di sisi lain amonia berarti bahan baku mesiu dapayt diperoleh dengan mudah pula.
Proses modern untuk menghasilkan asam nitrat HNO3 adalah okidasi amonia di udara. Dalam proses ini, amonia dicampur dengan udara berlebih, dan campurannya dipanaskan sampai temperatur tinggi dengan katalis platina. Amonia akan diubah menjadi nitrogen oksida NO, yang kemudian dioksidasi lebih lanjut di udara menjadi nitrogen dioksida NO2. Nitrogen dioksida direaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat. Metoda ini dikembangkan oleh Ostwald, kimiawan yang banyak memberikan kimia katalis, dan disebut proses Ostwald.
Proses ini diungkapkan dalam persamaan reaksi berikut.
4NH3 + 5 O2 –> 4NO + 6 H2O (11.12)
2NO+O2 –> 2NO2 (11.13)
3NO2+H2O –> 2HNO3+NO (11.14)
Pandangan Baru Tentang Materi
Mardianto 09028tiumb@gmail.com
Pandangan Baru Tentang Materi
Sejak modernisasi kimia di akhir abad 18, kimia selalu dan dengan cepat berkembang. Karena dasar dari perkembangan ini adalah teori atom/molecular, kita dapat menyebut 200 tahun perkembangan ini sebagai era kimia molecular. Dengan terbitnya abad 21, kimia telah meraih sukses dalam meluaskan lingkup kajiannnya. Peran interaksi lemah telah dikenali, dan prosepek baru kimia supramolekular telah terbuka. Di pihak lain, kimia mempunyai peran besar untuk melestarikan lingkungan, dan kita harus mencari cara agar alam dan manusia dapat berdampingan dengan langgeng, yang dalam terminologi modern disebut masyarakat berkelanjutan sustainable societies. Banyak yang kimia dan kimiawab harus lakukan.
a. Deteksi interaksi lemah
Dari kelahiran kimia modern sejak akhir abad 18 sampai akhir abad 20, kimia lebih berbasisikan pada molekul yang terdiri atas atom-atom dan ikatan ionik dan kovalen yang mengikat atom-atom tersebut. Struktur, sifat dan fungsi telah dijelaskan dari sudut pandang molekul. Telah dianggap otomatis, bila orang mengenal molekul, maka sisfat dan fungsinya akan dikenal pula. Kimia yang didasarkan atas asumsi ini mungkin dapat disebut dengan kimia molekular.
Namun, terdapat beberapa kimiawan yang menganggap pandangan seperti itu mungkin terlalu menyederhanakan. Bahkan sejak 1920 an, telah dikenali material yang struktur dan sifatnya tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang molekul. Di waktu itu, konsep ikatan hidrogen dengan berhasil telah digunakan untuk menjelaskan penggabungan parsial asam asetat dan air. Ikatan hidrogen tidak dapat dimasukkan dalam lingkup terori valensi yang diformulasikan oleh Kekulé. Walaupun ikatan hidrogen dalam kekuatannya hanya 1/10 ikatan kovalen normal, ikatan ini memungkinkan molekul terikat secara lemah satu sama lain. Dari sudut pandang ini, ikatan hidrogen dapat disebut suatu jenis ikatan kimia.
Konsep lain, gaya antarmolekul atau van der Waals dikenalkan untuk menjelaskan fakta molekul non polar semacam H2 mengkristal pada temperatur yang sangat rendah. Gaya dorong ikatan ion, yakni gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Gaya van der Waals berbanding terbalik dengan jarak pangkat enam, dan dengan demikian kekuatannya berbeda.
b. Senyawa klatrat
Bila senyawa hidrokarbon alifatik seperti oktana C8H18 ditambahkan pada larutan urea H2NCONH2, batang-batang kristal yang cantik akan mengendap. Kristal ini terdiri atas urea dan oktana, tetapi perbandingannya tidak bilangan bulat. Lebih lanjut dengan pemanasan yang pelahan, kristalnya akan terdekomposisi menjadi urea dan oktana. Fakta-fakta ini mengindikasikan bahwa kedua komponen tidak terikat dengan ikatan kovalen atau ionik biasa.
Struktur kristalnya (yang pada waktu itu disebut adduct urea) dielusidasi dengan analisis kristalografi sinar-X.. Berdasarkan hasil analisis ini, molekul urea membentuk rantai ikatan hidrogen, dan rantai ini membentuk spiral, yang menyisakan kolom kosong di tengahnya. Molekul-molekul oktana terjebak di dalam kolom kosong ini, dan tetap tinggal dalam ruang ini karena adanya interaksi lemah.
Dalam senyawa seperti ini, ada interaksi lemah yang di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Senyawa-senyawa seperti ini disebut dengan senyawa inklusi atau klatrat. Senyawa yang perannya mirip dengan urea dalam contoh tadi disebut inang atau tuan rumah , dan yang mirip perannya dengan oktana disebut tamu. Demikianlah cabang baru kimia, kimia tuan rumah tamu (host guest chemistry) muncul.
Sebelum ditemukan adduct urea, senyawa inklusi yang terdiri atas hidrokuinon (senyawa ini digunakan sebagai reduktor dalam fotografi) sebagai tuan rumah telah menarik perhatian besar. Bedasarkan struktur yang diungkap dari analisis kristalografi sinar-X, tiga molekul hidrokuinon me njadi tuan rumah yang menjebak satu molekul tamu-metanol. Rumus molekul klatrat ini adalah CH3OH•3C6H4(OH)2. Hidrokuinon dapat juga menjebak tamu lain seperti argon.
c. Penemuan eter mahkota
Senyawa klatrat semacam urea dan hidrokuinon sungguh merupakan kejutan bagi kimiawan. Namun, harus diakui bahwa dalam kristal tamu dan tuan rumahnya harus berdekatan. Dalam kasus semacam ini, intetraksi lemah mungkin terjadi, walaupun interaksi semacam ini di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Namun, situasinya akan berbeda di larutan
Sekitar tahun 1967, kimiawan Amerika Charles J. Pedersen (1904-1989) mendapatkan eter siklik sebagai produk samping salah satu reaksi yang dia pelajari. Ia mempelajari dengan baik sifat-siaft aneh eter ini. Senyawa ini sukar larut dalam metanol, tetapu menjadi mudah larut bila ia menambahkan garam natrium dalam campurannya. Lebih lanjut, larutan dalam benzen eter ini dapat melarutkan kalium dikromat K2Cr2O7 dan menunjukkan warna ungu yang antik. Ia sangat bingung menjelaskan fenomena-fenomena ini, mengatakan bahwa ion natrium atau kalium nampak masuk dalam rongga di pusta molekul ini (Gambar 14. 1).
(a) eter mahkota dibenzo -18 bebas. (b) eter mahkota dibenzo -18 yang menangkap ion K+.
Dari “Crown Ethers & Cryptands” oleh G. Gokel, Royal Society of Chemistry, 1991
Beberapa tahun kemudian terbukti bahwa ide Pedersen ternyata benar, dan memang, kation terjebak dalam rongga molekulnya. Dia mengusulkan nama senyawa ini eter mahkota karena bentuk molekulnya mirip mahkota, dan usulnya ini diterima masyarakat kimia dunia. Di tahun 1987, bersama dengan kimiawan Amerika lain Donald James Cram (1919-2001) dan kimiawan Perancis Jean-Marie Lehn (1939-), Pedersen dianugerahi hadiah Nobel Kimia.
d. Kimia susunan molekular (molecular assemblies)
Interaksi antara eter mahkota dan kation logam alkali disebut dengan interaksi lemah dari sudut pandang ikatan kimia konvensional. Terbukti kemudian bahwa interaksi seperti ini, yang ada tidak hanya dalam kristal tetapi juga dalam larutan, lebih umum dari yang diharapkan. Produk alam valinomisin, yang dietemukan dalam waktu yang sama, dapat juga digunakan untuk menangkap dan mentransport ion, dan lebih lanjut, membawa kation logam alkali kedalam makhluk hidup melalui membran. Senyawa dengan fungsi semacam itu disebut ionofor. Kemiripan struktur antara valinomisin, suatu produk alam, dan eter mahkota, produk sintetis, sangat nyata walaupun kedua senyawa ini berbeda asalnya (Gambar 14.2).
Gambar 14.2 Ionofor yang dapat menangkap dan mentransport ion.
a) senyawa sintetis eter dibenzo-18- mahkota -6.
(b) senyawa alam: valinomisin (antibiotik)
Paralel dengan penemuan ionofor, suatu gerakan untuk menyatukan kimia dan ilmu hayati, dan kimia anorganik dan ilmu hayati, muncul di pertengahan akhir abad 20. Isyarat penting untuk memahami mekanisme kehidupan adalah mempelajari proses (reaksi) dalam berbagai susunan produk alam yang membentuk kompleks atau membran yang mengikuti aturan tertentu. Isyarat penting lain adalah interaksi lemah antara produk-produk alam, yakni pembentukan sel, reaksi katalitik yang melibatkan kompleks substrat- enzim dan ko-enzim, dan interaksi antara hormon atau obat dan reseptor.
Untuk malacak isyarat tersembunyi ini, kimia organik dan anorganik harus memainkan peran. Cabang baru sains yang tujuannya menyatukan kimia organik dan ilmu hayati ini disebut kimia bioorganik.
Sifat khas zat yang mengatur kehidupan, misalnya enzim, adalah gugus fungsi yang biasanya didiskusikan di kimia organik. Namun, terdapat banyak kasus fungsinya lebih rumit. Da lam beberapa kasus zat ini mengandung unsur transisi di pusat aktifnya, yang kemudian melahirkan perkawinan antara kimia anorganik dan ilmu hayati, dan cabang sains baru, kimia bioanorganik lahir.
Baik kimia bioorganik maupun bioanorganik mencakup tidak hanya molekul konvensional tetapi juga semua jenis susunan yang terbentuk dengan interaksi lemah di antara berbagai spesi kimia (molekul dan ion, dsb). Mungkin dapat dikatakan bahwa kimia bioorganik dan bioanorganik secara khusus membahas susunan ini.
e. Kimia supramolekul
Kini karena peran susunan itu sangat penting, mungkin lebih baik bila kita beri susunan tersebut nama yang tepat.. Lehn mengusulkan nama “supramolekul” dan nama ini secara luas diterima di masyarakat kimia. Jadi kimia yang mempelajari supramolekul disebut dengan kimia supramolekul.
Mungkin orang mengira bahwa supramolekul memiliki keteraturan yang lebih rendah dari molekul konvensioanl karena gaya yang mengikat partikel-partikel konstituen dalam supramolekul adalah interaksi lemah bukannya ikatan kimia yang kuat. Namun, ini justru kekeliruan. Interaksi lemah dalam supramolekul keselektifannya sangat tinggi, dan ini mirip dengan interaksi antara enzim dengan substratnya yang dapat diumpamakan dengan hubungan antara anak kunci dan lubangnya. Interaksi intermolekul ini mungkin sangat tinggi keteraturannya.
Di abad 21 ini diharapkan kimia molekular dan supramolekular akan berkembang secara paralel.. Kimia supramolekul akan menambah dalam tidak hanya pemahaman kita akan makhluk hidup tetapu juga riset kita dalam bidang kimia molekular. Juga harus diakui bahwa semua molekul pasti akan berinteraksi dengan molekul di sekitarnya. Molekul yang terisolasi hanya mungkin ada di ruang kosmik.
Pandangan Baru Tentang Materi
Sejak modernisasi kimia di akhir abad 18, kimia selalu dan dengan cepat berkembang. Karena dasar dari perkembangan ini adalah teori atom/molecular, kita dapat menyebut 200 tahun perkembangan ini sebagai era kimia molecular. Dengan terbitnya abad 21, kimia telah meraih sukses dalam meluaskan lingkup kajiannnya. Peran interaksi lemah telah dikenali, dan prosepek baru kimia supramolekular telah terbuka. Di pihak lain, kimia mempunyai peran besar untuk melestarikan lingkungan, dan kita harus mencari cara agar alam dan manusia dapat berdampingan dengan langgeng, yang dalam terminologi modern disebut masyarakat berkelanjutan sustainable societies. Banyak yang kimia dan kimiawab harus lakukan.
a. Deteksi interaksi lemah
Dari kelahiran kimia modern sejak akhir abad 18 sampai akhir abad 20, kimia lebih berbasisikan pada molekul yang terdiri atas atom-atom dan ikatan ionik dan kovalen yang mengikat atom-atom tersebut. Struktur, sifat dan fungsi telah dijelaskan dari sudut pandang molekul. Telah dianggap otomatis, bila orang mengenal molekul, maka sisfat dan fungsinya akan dikenal pula. Kimia yang didasarkan atas asumsi ini mungkin dapat disebut dengan kimia molekular.
Namun, terdapat beberapa kimiawan yang menganggap pandangan seperti itu mungkin terlalu menyederhanakan. Bahkan sejak 1920 an, telah dikenali material yang struktur dan sifatnya tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang molekul. Di waktu itu, konsep ikatan hidrogen dengan berhasil telah digunakan untuk menjelaskan penggabungan parsial asam asetat dan air. Ikatan hidrogen tidak dapat dimasukkan dalam lingkup terori valensi yang diformulasikan oleh Kekulé. Walaupun ikatan hidrogen dalam kekuatannya hanya 1/10 ikatan kovalen normal, ikatan ini memungkinkan molekul terikat secara lemah satu sama lain. Dari sudut pandang ini, ikatan hidrogen dapat disebut suatu jenis ikatan kimia.
Konsep lain, gaya antarmolekul atau van der Waals dikenalkan untuk menjelaskan fakta molekul non polar semacam H2 mengkristal pada temperatur yang sangat rendah. Gaya dorong ikatan ion, yakni gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Gaya van der Waals berbanding terbalik dengan jarak pangkat enam, dan dengan demikian kekuatannya berbeda.
b. Senyawa klatrat
Bila senyawa hidrokarbon alifatik seperti oktana C8H18 ditambahkan pada larutan urea H2NCONH2, batang-batang kristal yang cantik akan mengendap. Kristal ini terdiri atas urea dan oktana, tetapi perbandingannya tidak bilangan bulat. Lebih lanjut dengan pemanasan yang pelahan, kristalnya akan terdekomposisi menjadi urea dan oktana. Fakta-fakta ini mengindikasikan bahwa kedua komponen tidak terikat dengan ikatan kovalen atau ionik biasa.
Struktur kristalnya (yang pada waktu itu disebut adduct urea) dielusidasi dengan analisis kristalografi sinar-X.. Berdasarkan hasil analisis ini, molekul urea membentuk rantai ikatan hidrogen, dan rantai ini membentuk spiral, yang menyisakan kolom kosong di tengahnya. Molekul-molekul oktana terjebak di dalam kolom kosong ini, dan tetap tinggal dalam ruang ini karena adanya interaksi lemah.
Dalam senyawa seperti ini, ada interaksi lemah yang di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Senyawa-senyawa seperti ini disebut dengan senyawa inklusi atau klatrat. Senyawa yang perannya mirip dengan urea dalam contoh tadi disebut inang atau tuan rumah , dan yang mirip perannya dengan oktana disebut tamu. Demikianlah cabang baru kimia, kimia tuan rumah tamu (host guest chemistry) muncul.
Sebelum ditemukan adduct urea, senyawa inklusi yang terdiri atas hidrokuinon (senyawa ini digunakan sebagai reduktor dalam fotografi) sebagai tuan rumah telah menarik perhatian besar. Bedasarkan struktur yang diungkap dari analisis kristalografi sinar-X, tiga molekul hidrokuinon me njadi tuan rumah yang menjebak satu molekul tamu-metanol. Rumus molekul klatrat ini adalah CH3OH•3C6H4(OH)2. Hidrokuinon dapat juga menjebak tamu lain seperti argon.
c. Penemuan eter mahkota
Senyawa klatrat semacam urea dan hidrokuinon sungguh merupakan kejutan bagi kimiawan. Namun, harus diakui bahwa dalam kristal tamu dan tuan rumahnya harus berdekatan. Dalam kasus semacam ini, intetraksi lemah mungkin terjadi, walaupun interaksi semacam ini di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Namun, situasinya akan berbeda di larutan
Sekitar tahun 1967, kimiawan Amerika Charles J. Pedersen (1904-1989) mendapatkan eter siklik sebagai produk samping salah satu reaksi yang dia pelajari. Ia mempelajari dengan baik sifat-siaft aneh eter ini. Senyawa ini sukar larut dalam metanol, tetapu menjadi mudah larut bila ia menambahkan garam natrium dalam campurannya. Lebih lanjut, larutan dalam benzen eter ini dapat melarutkan kalium dikromat K2Cr2O7 dan menunjukkan warna ungu yang antik. Ia sangat bingung menjelaskan fenomena-fenomena ini, mengatakan bahwa ion natrium atau kalium nampak masuk dalam rongga di pusta molekul ini (Gambar 14. 1).
(a) eter mahkota dibenzo -18 bebas. (b) eter mahkota dibenzo -18 yang menangkap ion K+.
Dari “Crown Ethers & Cryptands” oleh G. Gokel, Royal Society of Chemistry, 1991
Beberapa tahun kemudian terbukti bahwa ide Pedersen ternyata benar, dan memang, kation terjebak dalam rongga molekulnya. Dia mengusulkan nama senyawa ini eter mahkota karena bentuk molekulnya mirip mahkota, dan usulnya ini diterima masyarakat kimia dunia. Di tahun 1987, bersama dengan kimiawan Amerika lain Donald James Cram (1919-2001) dan kimiawan Perancis Jean-Marie Lehn (1939-), Pedersen dianugerahi hadiah Nobel Kimia.
d. Kimia susunan molekular (molecular assemblies)
Interaksi antara eter mahkota dan kation logam alkali disebut dengan interaksi lemah dari sudut pandang ikatan kimia konvensional. Terbukti kemudian bahwa interaksi seperti ini, yang ada tidak hanya dalam kristal tetapi juga dalam larutan, lebih umum dari yang diharapkan. Produk alam valinomisin, yang dietemukan dalam waktu yang sama, dapat juga digunakan untuk menangkap dan mentransport ion, dan lebih lanjut, membawa kation logam alkali kedalam makhluk hidup melalui membran. Senyawa dengan fungsi semacam itu disebut ionofor. Kemiripan struktur antara valinomisin, suatu produk alam, dan eter mahkota, produk sintetis, sangat nyata walaupun kedua senyawa ini berbeda asalnya (Gambar 14.2).
Gambar 14.2 Ionofor yang dapat menangkap dan mentransport ion.
a) senyawa sintetis eter dibenzo-18- mahkota -6.
(b) senyawa alam: valinomisin (antibiotik)
Paralel dengan penemuan ionofor, suatu gerakan untuk menyatukan kimia dan ilmu hayati, dan kimia anorganik dan ilmu hayati, muncul di pertengahan akhir abad 20. Isyarat penting untuk memahami mekanisme kehidupan adalah mempelajari proses (reaksi) dalam berbagai susunan produk alam yang membentuk kompleks atau membran yang mengikuti aturan tertentu. Isyarat penting lain adalah interaksi lemah antara produk-produk alam, yakni pembentukan sel, reaksi katalitik yang melibatkan kompleks substrat- enzim dan ko-enzim, dan interaksi antara hormon atau obat dan reseptor.
Untuk malacak isyarat tersembunyi ini, kimia organik dan anorganik harus memainkan peran. Cabang baru sains yang tujuannya menyatukan kimia organik dan ilmu hayati ini disebut kimia bioorganik.
Sifat khas zat yang mengatur kehidupan, misalnya enzim, adalah gugus fungsi yang biasanya didiskusikan di kimia organik. Namun, terdapat banyak kasus fungsinya lebih rumit. Da lam beberapa kasus zat ini mengandung unsur transisi di pusat aktifnya, yang kemudian melahirkan perkawinan antara kimia anorganik dan ilmu hayati, dan cabang sains baru, kimia bioanorganik lahir.
Baik kimia bioorganik maupun bioanorganik mencakup tidak hanya molekul konvensional tetapi juga semua jenis susunan yang terbentuk dengan interaksi lemah di antara berbagai spesi kimia (molekul dan ion, dsb). Mungkin dapat dikatakan bahwa kimia bioorganik dan bioanorganik secara khusus membahas susunan ini.
e. Kimia supramolekul
Kini karena peran susunan itu sangat penting, mungkin lebih baik bila kita beri susunan tersebut nama yang tepat.. Lehn mengusulkan nama “supramolekul” dan nama ini secara luas diterima di masyarakat kimia. Jadi kimia yang mempelajari supramolekul disebut dengan kimia supramolekul.
Mungkin orang mengira bahwa supramolekul memiliki keteraturan yang lebih rendah dari molekul konvensioanl karena gaya yang mengikat partikel-partikel konstituen dalam supramolekul adalah interaksi lemah bukannya ikatan kimia yang kuat. Namun, ini justru kekeliruan. Interaksi lemah dalam supramolekul keselektifannya sangat tinggi, dan ini mirip dengan interaksi antara enzim dengan substratnya yang dapat diumpamakan dengan hubungan antara anak kunci dan lubangnya. Interaksi intermolekul ini mungkin sangat tinggi keteraturannya.
Di abad 21 ini diharapkan kimia molekular dan supramolekular akan berkembang secara paralel.. Kimia supramolekul akan menambah dalam tidak hanya pemahaman kita akan makhluk hidup tetapu juga riset kita dalam bidang kimia molekular. Juga harus diakui bahwa semua molekul pasti akan berinteraksi dengan molekul di sekitarnya. Molekul yang terisolasi hanya mungkin ada di ruang kosmik.
Kesetimbangan Dengan Alam
Mardianto 09028tiumb@gmail.com
Kesetimbangan dengan Alam
a. Efek “skala besar” zat
Walaupun sukar untuk meramalkan arah dan lingkup perkembangan kimia abad 21, jelas bahwa kimia di abad 21 harus menjaga kesetimbangan yang baik dengan alam. Lebih lanjut, kimia harus mengembalikan lingkungan yang pada derajat tertentu telah rusak. Kimia dan industri kimia sebelum pertengahan abad 20 dibiarkan berkembang tanpa batasan dan pertanggungjawaban. Kerusakan yang diakibatkan oleh perkembangan itu meluas di mana-mana.
Baru pada pertengahan abad 20 itulah kita menyadari bahwa kita telah kehilangan banyak akibat perkembangan industri kimia yang cepat dan ekstensif. Tetapi orang yang menyadari masalah ini masih sedikit. Lebih-lebih, tanggapan pemerintah dan masyarakat ilmiah tidak juga segera. Namun, untungnya dengan waktu orang menyadari bahwa ada masalah.
Di awal gerakan lingkungan, efek langsung seperti kerusakan lingkungan di dekat pabrik yang menjadi perhatian. Perlu beberapa waktu sebelum orang mengkritisi industrinya.
Indikasi awal dampak kerusakan lingkungan oleh produk tertentu bukan polusi di daerah industri atau perkotaan, tetapi kerusakan alam yang lebih luas yang diisukan oleh ekologis Amerika Rachel Carson (1907-1964). Ia mempublikasikan buku “Silent Spring” (Gambar 14. 3) di tahun 1962 yang kemudian menjadi buku terlarus di berbagai negara. Buku ini dengan jelas memaparkan dampak penggunaan bahan kimia yang berlebihan di pertanian, khususnya bahan kimia yang mengandung khlorin.
Gambar 14.3 Buku “Silent Spring” yang memberi peringatan pada dunia.
Kemudian dampak defolian (zat yang digunakan untk menggugurkan daun) yang digunakan dalam Perang Vietnam oleh tentara Amerika menjadi isu sosial yang serius. Isu yang lebih serius sekarang adalah kerusakan lapisan ozon oleh freon dan efek rumah kaca (pemanasan global) yang disebabkan oleh karbondioksida. Masalah pemanasan global sangat berkait dengan masalah energi. Berapa banyak energi yang dapat dan harusnya kita gunakan adalah masalah serius yang menantang kita.
Ada poin umum dalam masalah-masalah yang didiskusikan di atas. Sebab utama adalah fakta bahwa jumlah zat yang melimpah telah didifusikan ke lingkungan. Sejumlah kecil bahan pertanian, freon atau defolian yang dibuat di laboratorium mungkin tidak akan berakibat serius bila terdifusi ke lingkungan. Kerusakannya akan terlokalisasi. Namun, bila zat ini diproduksi dalam skala raksasa dan didifusikan di seluruh dunia, akan muncul masalah serius. Mungkin dapat kita sebut “efek skala besar” yang disebabkan difusi zat kimia.
Untuk memprediksi “efek skala besar” suatu zat, pengetahuan yang didapatkan dari mempelajari kimia molekular sejumlah kecil zat tidak akan cukup. Sebelum memproduksi dan mendifusikan sejumlah besar zat, orang yang menggunakan dan kimiawan yang membuatnya harus tahu dan mempertimbangkan apa yang akan terjadi bila sejumlah besar zat itu dilepaskan ke lingkungan.
b. Kimia lingkungan
Usaha-usaha untuk melindungi bumi dari kerusakan lebih lanjut melahirkan cabang kimia baru, yakni kimia lingkungan. Apa yang dapat kimia lakukan untuk memperbaiki lingkungan bergantung pada situasinya. Dalam isu kerusakan lapisan ozon, kimia memerankan peran menentukan dari awal. Kimiawanlah yang mendeteksi adanya masalah dan yang mengusulkan metoda untuk memecahkan masalah ini. Sudah sejak tahun 1974, kimiawan Amerika Sherwood Roland (1927-) memprediksikan kemungkinan destruksi lapisan ozon. Kebenarannya dibuktikan tahun 1985, dan isu ini kemudian berpindah dari kimia ke politik. Setelah banyak diskusi dan negosiasi, persetujuan final dicapai di skala dunia, dan diputuskan melarang penggunaan freon.
Gambar 14.4 F. Sherwood Rowlan d (1927-)
Pemenang Nobel Kimia (1995)
Di tahun 1995, hadiah Nobel kimia dianugerhakan ke tiga kimiawan termasuk Rowland yang telah memberikan sumbangan bear pada kimia lingkungan. Merupakan hal penting bahwa kimiawan dalam bidang kimia baru ini diberi hadiah Nobel. Ini juga menunjukkan bahwa dunia mulai mengenal pentingnya kimia lingkungan.
Peran kimia dalam isu energi juga sangat besar. Perlu segera dilakukan reduksi konsumsi bahan bakar fosil untuk menjaga lingkungan dan sumber daya alam. Kimia dapat menyumbangkan banyak hal untuk memecahkan isu energi dengan memproduksi sel surya yang efisien atau dengan mengembangkan kimia C1 yang bertujuan mengubah senyawa satu atom karbon seprti karbon dioksida menjadi bahan bakar, dsb.
Sebagai kesimpulan, peran kimia adalah untuk mengendalikan agar masyarakat berkelanjutan dapat dicapai. Masyarakat berkelanjutan adalah slogan yang indah. Namun, untuk mencapainya bukan hal sederhana. Kita percaya kimia dapat berkontribusi besar untuk merealisasikan masyarakat berkelanjutan itu.
Kesetimbangan dengan Alam
a. Efek “skala besar” zat
Walaupun sukar untuk meramalkan arah dan lingkup perkembangan kimia abad 21, jelas bahwa kimia di abad 21 harus menjaga kesetimbangan yang baik dengan alam. Lebih lanjut, kimia harus mengembalikan lingkungan yang pada derajat tertentu telah rusak. Kimia dan industri kimia sebelum pertengahan abad 20 dibiarkan berkembang tanpa batasan dan pertanggungjawaban. Kerusakan yang diakibatkan oleh perkembangan itu meluas di mana-mana.
Baru pada pertengahan abad 20 itulah kita menyadari bahwa kita telah kehilangan banyak akibat perkembangan industri kimia yang cepat dan ekstensif. Tetapi orang yang menyadari masalah ini masih sedikit. Lebih-lebih, tanggapan pemerintah dan masyarakat ilmiah tidak juga segera. Namun, untungnya dengan waktu orang menyadari bahwa ada masalah.
Di awal gerakan lingkungan, efek langsung seperti kerusakan lingkungan di dekat pabrik yang menjadi perhatian. Perlu beberapa waktu sebelum orang mengkritisi industrinya.
Indikasi awal dampak kerusakan lingkungan oleh produk tertentu bukan polusi di daerah industri atau perkotaan, tetapi kerusakan alam yang lebih luas yang diisukan oleh ekologis Amerika Rachel Carson (1907-1964). Ia mempublikasikan buku “Silent Spring” (Gambar 14. 3) di tahun 1962 yang kemudian menjadi buku terlarus di berbagai negara. Buku ini dengan jelas memaparkan dampak penggunaan bahan kimia yang berlebihan di pertanian, khususnya bahan kimia yang mengandung khlorin.
Gambar 14.3 Buku “Silent Spring” yang memberi peringatan pada dunia.
Kemudian dampak defolian (zat yang digunakan untk menggugurkan daun) yang digunakan dalam Perang Vietnam oleh tentara Amerika menjadi isu sosial yang serius. Isu yang lebih serius sekarang adalah kerusakan lapisan ozon oleh freon dan efek rumah kaca (pemanasan global) yang disebabkan oleh karbondioksida. Masalah pemanasan global sangat berkait dengan masalah energi. Berapa banyak energi yang dapat dan harusnya kita gunakan adalah masalah serius yang menantang kita.
Ada poin umum dalam masalah-masalah yang didiskusikan di atas. Sebab utama adalah fakta bahwa jumlah zat yang melimpah telah didifusikan ke lingkungan. Sejumlah kecil bahan pertanian, freon atau defolian yang dibuat di laboratorium mungkin tidak akan berakibat serius bila terdifusi ke lingkungan. Kerusakannya akan terlokalisasi. Namun, bila zat ini diproduksi dalam skala raksasa dan didifusikan di seluruh dunia, akan muncul masalah serius. Mungkin dapat kita sebut “efek skala besar” yang disebabkan difusi zat kimia.
Untuk memprediksi “efek skala besar” suatu zat, pengetahuan yang didapatkan dari mempelajari kimia molekular sejumlah kecil zat tidak akan cukup. Sebelum memproduksi dan mendifusikan sejumlah besar zat, orang yang menggunakan dan kimiawan yang membuatnya harus tahu dan mempertimbangkan apa yang akan terjadi bila sejumlah besar zat itu dilepaskan ke lingkungan.
b. Kimia lingkungan
Usaha-usaha untuk melindungi bumi dari kerusakan lebih lanjut melahirkan cabang kimia baru, yakni kimia lingkungan. Apa yang dapat kimia lakukan untuk memperbaiki lingkungan bergantung pada situasinya. Dalam isu kerusakan lapisan ozon, kimia memerankan peran menentukan dari awal. Kimiawanlah yang mendeteksi adanya masalah dan yang mengusulkan metoda untuk memecahkan masalah ini. Sudah sejak tahun 1974, kimiawan Amerika Sherwood Roland (1927-) memprediksikan kemungkinan destruksi lapisan ozon. Kebenarannya dibuktikan tahun 1985, dan isu ini kemudian berpindah dari kimia ke politik. Setelah banyak diskusi dan negosiasi, persetujuan final dicapai di skala dunia, dan diputuskan melarang penggunaan freon.
Gambar 14.4 F. Sherwood Rowlan d (1927-)
Pemenang Nobel Kimia (1995)
Di tahun 1995, hadiah Nobel kimia dianugerhakan ke tiga kimiawan termasuk Rowland yang telah memberikan sumbangan bear pada kimia lingkungan. Merupakan hal penting bahwa kimiawan dalam bidang kimia baru ini diberi hadiah Nobel. Ini juga menunjukkan bahwa dunia mulai mengenal pentingnya kimia lingkungan.
Peran kimia dalam isu energi juga sangat besar. Perlu segera dilakukan reduksi konsumsi bahan bakar fosil untuk menjaga lingkungan dan sumber daya alam. Kimia dapat menyumbangkan banyak hal untuk memecahkan isu energi dengan memproduksi sel surya yang efisien atau dengan mengembangkan kimia C1 yang bertujuan mengubah senyawa satu atom karbon seprti karbon dioksida menjadi bahan bakar, dsb.
Sebagai kesimpulan, peran kimia adalah untuk mengendalikan agar masyarakat berkelanjutan dapat dicapai. Masyarakat berkelanjutan adalah slogan yang indah. Namun, untuk mencapainya bukan hal sederhana. Kita percaya kimia dapat berkontribusi besar untuk merealisasikan masyarakat berkelanjutan itu.
Jumat, 18 Desember 2009
Industri vs Lingkungan
Angga S. 09030tiumb@gmail.com
Industri versus Lingkungan
Pencemaran terjadi akibat bahan beracun dan berbahaya dalam limbah lepas masuk lingkungan hingga terjadi perubahan kualitas lingkungan, Sumber bahan beracun dan berbahaya dapat diklasifikasikan:
1. industri kimia organik maupun anorganik
2. penggunaan bahan beracun dan berbahaya sebagai bahan baku atau bahan penolong
3. peristiwa kimia-fisika, biologi dalam pabrik.
Lingkungan sebagai badan penerima akan menyerap bahan tersebut sesuai dengan kemampuan. Sebagai badan penerima adalah udara, permukaan tanah, air sungai, danau dan lautan yang masing-masing mempunyai karakteristik berbeda.
Air di suatu waktu dan tempat tertentu berbeda karakteristiknya dengan air pada tempat yang sama dengan waktu yang berbeda, air berbeda karakteristiknya akibat peristiwa alami serta pengaruh faktor lain.
Kemampuan lingkungan untuk memulihkan diri sendiri karena interaksi pengaruh luar disebut daya dukung lingkungan. Daya dukung lingkungan antara tempat satu dengan tempat yang lain berbeda, komponen lingkungan dan faktor yang mempengaruhinya turut menetapkan nilai daya dukung.
Bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan akan bereaksi dengan satu atau lebih komponen lingkungan. Perubahan komponen lingkungan secara fisika, kimia dan biologis sebagai akibat dari bahan pencemar, membawa perubahan nilai lingkungan yangdisebut perobahan kualitas.
Limbah yang mengandung bahan pencemar akan merubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada padanya, oleh karena itu penting diketahui sifat limbah dan komponen bahan pencemar yang terkandung.
Pada beberapa daerah di Indonesia sudah ditetapkan nilai kualitas limbah air dan udara. Namun baru sebagian kecil. Sedangkan kualitas lingkungan belum ditetapkan. Perlunya penetapan kualitas lingkungan mengingat program industrialisasi sebagai salah satu sektor yang memerankan andil besar terhadap perekonomlan dan kemakmuran bagi suatu bangsa.
Penggunaan air yang berlebihan, sistem pembuangan yang belum memenuhi syarat, karyawan yang tidak terampil, adalah faktor yang harus dipertimbangkan dalam mengidentifikasikan sumber pencemar.
Produk akhir, seperti pembungkusan, pengamanan tabung dan kotak, sistem pengangkutan, penyimpanan, pemakaian dengan aturan dan persyaratan yang tidak memenuhi ketentuan merupakan sumber pencemar juga.
Industri versus Lingkungan
Pencemaran terjadi akibat bahan beracun dan berbahaya dalam limbah lepas masuk lingkungan hingga terjadi perubahan kualitas lingkungan, Sumber bahan beracun dan berbahaya dapat diklasifikasikan:
1. industri kimia organik maupun anorganik
2. penggunaan bahan beracun dan berbahaya sebagai bahan baku atau bahan penolong
3. peristiwa kimia-fisika, biologi dalam pabrik.
Lingkungan sebagai badan penerima akan menyerap bahan tersebut sesuai dengan kemampuan. Sebagai badan penerima adalah udara, permukaan tanah, air sungai, danau dan lautan yang masing-masing mempunyai karakteristik berbeda.
Air di suatu waktu dan tempat tertentu berbeda karakteristiknya dengan air pada tempat yang sama dengan waktu yang berbeda, air berbeda karakteristiknya akibat peristiwa alami serta pengaruh faktor lain.
Kemampuan lingkungan untuk memulihkan diri sendiri karena interaksi pengaruh luar disebut daya dukung lingkungan. Daya dukung lingkungan antara tempat satu dengan tempat yang lain berbeda, komponen lingkungan dan faktor yang mempengaruhinya turut menetapkan nilai daya dukung.
Bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan akan bereaksi dengan satu atau lebih komponen lingkungan. Perubahan komponen lingkungan secara fisika, kimia dan biologis sebagai akibat dari bahan pencemar, membawa perubahan nilai lingkungan yangdisebut perobahan kualitas.
Limbah yang mengandung bahan pencemar akan merubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada padanya, oleh karena itu penting diketahui sifat limbah dan komponen bahan pencemar yang terkandung.
Pada beberapa daerah di Indonesia sudah ditetapkan nilai kualitas limbah air dan udara. Namun baru sebagian kecil. Sedangkan kualitas lingkungan belum ditetapkan. Perlunya penetapan kualitas lingkungan mengingat program industrialisasi sebagai salah satu sektor yang memerankan andil besar terhadap perekonomlan dan kemakmuran bagi suatu bangsa.
Penggunaan air yang berlebihan, sistem pembuangan yang belum memenuhi syarat, karyawan yang tidak terampil, adalah faktor yang harus dipertimbangkan dalam mengidentifikasikan sumber pencemar.
Produk akhir, seperti pembungkusan, pengamanan tabung dan kotak, sistem pengangkutan, penyimpanan, pemakaian dengan aturan dan persyaratan yang tidak memenuhi ketentuan merupakan sumber pencemar juga.
Senin, 07 Desember 2009
1. Kualitas Limbah
Ridwan f. 09029tiumb@gmail.com
Kualitas Limbah
Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari kandungan pencemar dalam limbah. Kandungan pencemar dalam limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin sedikit parameter dan semakin kecil konsentrasi, menunjukkan peluang pencemar terhadap lingkungan semakin kecil.
Limbah yang diproduksi pabrik berbeda satu dengan yang lain, masing-masing memiliki karakteristik tersendiri pula. Karakteristik ini diketahui berdasarkan parameternya. Apabila limbah masuk ke dalam lingkungan, ada beberapa kemungkinan yang diciptakan. Kemungkinan pertama, lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti; kedua, ada pengaruh perubahan tapi tidak menyebabkan pencemaran; ketiga, memberi perubahan dan menimbulkan pencemaran.
Ada berbagai alasan untuk mengatakan demikian. Tidak memberi pengaruh terhadap lingkungan karena volume limbah kecil dan parameter pencemar yang terdapat di dalamnya sedikit dengan konsentrasi kecil. Karena itu andaikata masuk pun dalam lingkungan ternyata lingkungan mamp,u menetralisasinya. Kandungan bahan yang terdapat dalam limbah konsentrasinya barangkali dapat diabaikan karena kecilnya. Ada berbagai parameter pencemar yang menimbulkan perubahan kualitas lingkungan namun tidak menimbulkan pencemaran,Artinya : lingkungan itu memberikan toleransi terhadap perubahan serta tidak menimbulkan dampak negatip.
Kualitas limbah dipengaruhi berbagai faktor Yaitu : volume air limbah, kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah. Penetapan standar kualitas limbah harus dihubungkan dengan kualitas lingkungan.
Kualitas lingkungan dipengaruhi berbagai komponen yang ada dalam lingkungan itu seperti kualitas air, kepadatan penduduk, flora dan fauna, kesuburan tanah, tumbuh-tumbuhan dan lain-lain.
Adanya perubahan konsentrasi limbah menyebabkan terjadinya perubahan
keadaan badan penerima. Semakin lama badan penerima dituangi air limbah, semakin tinggi pula konsentrasi bahan pencemar di dalamnya.
Pada suatu saat badan penerima tidak mampu lagi. memulihkan keadaannya. Zat-zat pencemar yang masuk sudah terlalu banyak dan mengakibatkan tidak ada lagi kemampuannya menetralisasinya. Atas dasar ini perlu ditetapkan batas konsentrasi air limbah yang masuk dalam lingkungan badan penerima.
Dengan demikian walau dalam jangka waktu seberapa pun lingkungan tetap mampu mentolerirnya. Toleransi ini menunjukkan kemampuan lingkungan untuk menetralisasi ataupun mengeliminasi bahan pencemaran sehingga perubahan kualitas negatif dapat dicegah. Dalam hal inilah perlunya batasan-batasan konsentrasi yang disebut dengan standar kualitas limbah.
Pada jangka waktu yang cukup jauh akan timbul kesulitan menetapkan perubahan kualitas karena periode waktu yang demikian jauh. Dengan konsentrasi limbah tertentu, tidak terjadi perubahan kualitas lingkungan. Artinya perubahan kualitas lingki.ngan tidak muncul dalam waktu relatif pendek bila hanya berdasarkan standar kualitas limbah. Perubahan hanya dapat dipantau pada masa-masa 20 atau 25 tahun yang akan datang. Dengan demikian maka standar kualitas lingkungan perlu ditetapkan sebagai bagian dari penetapan kualitas limbah. Sebagai air limbah diukur dengan parameter standar kualitas limbah dan sebagai badan penerima diukur dengan standar kualitas lingkungan.
Kualitas Limbah
Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari kandungan pencemar dalam limbah. Kandungan pencemar dalam limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin sedikit parameter dan semakin kecil konsentrasi, menunjukkan peluang pencemar terhadap lingkungan semakin kecil.
Limbah yang diproduksi pabrik berbeda satu dengan yang lain, masing-masing memiliki karakteristik tersendiri pula. Karakteristik ini diketahui berdasarkan parameternya. Apabila limbah masuk ke dalam lingkungan, ada beberapa kemungkinan yang diciptakan. Kemungkinan pertama, lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti; kedua, ada pengaruh perubahan tapi tidak menyebabkan pencemaran; ketiga, memberi perubahan dan menimbulkan pencemaran.
Ada berbagai alasan untuk mengatakan demikian. Tidak memberi pengaruh terhadap lingkungan karena volume limbah kecil dan parameter pencemar yang terdapat di dalamnya sedikit dengan konsentrasi kecil. Karena itu andaikata masuk pun dalam lingkungan ternyata lingkungan mamp,u menetralisasinya. Kandungan bahan yang terdapat dalam limbah konsentrasinya barangkali dapat diabaikan karena kecilnya. Ada berbagai parameter pencemar yang menimbulkan perubahan kualitas lingkungan namun tidak menimbulkan pencemaran,Artinya : lingkungan itu memberikan toleransi terhadap perubahan serta tidak menimbulkan dampak negatip.
Kualitas limbah dipengaruhi berbagai faktor Yaitu : volume air limbah, kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah. Penetapan standar kualitas limbah harus dihubungkan dengan kualitas lingkungan.
Kualitas lingkungan dipengaruhi berbagai komponen yang ada dalam lingkungan itu seperti kualitas air, kepadatan penduduk, flora dan fauna, kesuburan tanah, tumbuh-tumbuhan dan lain-lain.
Adanya perubahan konsentrasi limbah menyebabkan terjadinya perubahan
keadaan badan penerima. Semakin lama badan penerima dituangi air limbah, semakin tinggi pula konsentrasi bahan pencemar di dalamnya.
Pada suatu saat badan penerima tidak mampu lagi. memulihkan keadaannya. Zat-zat pencemar yang masuk sudah terlalu banyak dan mengakibatkan tidak ada lagi kemampuannya menetralisasinya. Atas dasar ini perlu ditetapkan batas konsentrasi air limbah yang masuk dalam lingkungan badan penerima.
Dengan demikian walau dalam jangka waktu seberapa pun lingkungan tetap mampu mentolerirnya. Toleransi ini menunjukkan kemampuan lingkungan untuk menetralisasi ataupun mengeliminasi bahan pencemaran sehingga perubahan kualitas negatif dapat dicegah. Dalam hal inilah perlunya batasan-batasan konsentrasi yang disebut dengan standar kualitas limbah.
Pada jangka waktu yang cukup jauh akan timbul kesulitan menetapkan perubahan kualitas karena periode waktu yang demikian jauh. Dengan konsentrasi limbah tertentu, tidak terjadi perubahan kualitas lingkungan. Artinya perubahan kualitas lingki.ngan tidak muncul dalam waktu relatif pendek bila hanya berdasarkan standar kualitas limbah. Perubahan hanya dapat dipantau pada masa-masa 20 atau 25 tahun yang akan datang. Dengan demikian maka standar kualitas lingkungan perlu ditetapkan sebagai bagian dari penetapan kualitas limbah. Sebagai air limbah diukur dengan parameter standar kualitas limbah dan sebagai badan penerima diukur dengan standar kualitas lingkungan.
Minggu, 29 November 2009
5.Industri Sebagai Sumber Pencemaran
Ridwan f. 09029tiumb@gmail.com
Industri Sebagai Sumber Pencemaran
Pada dasarnya fungsi industri mengolah input menjadi output. Sebagai input meliputi bahan baku, bahan penolong, tenaga kerja mesin dan tenaga ahli dan lain-lain.
Pilihan klasifikasi industri tergantung pada jenis bahan baku sehingga pengelompokannya dapat dilakukan dengan mudah apakah suatu industri itu termasuk dalam kelompok industri primair, sekunder ataupun tertier.
Untuk beberapa hal industri primer dapat diidentifikasi sebagai industri hulu karena pada dasarnya industri itu mengolah bahan baku menjadi bahan setengah jadi, seperti pengolahan hasil pertanian,perkebunan, pertambangan dan obatobatan.
Sebagai output industri diklasifikasikan produk utama, sampingan dan limbah yang dapat diuraikan menjadi limbah bernilai ekonomis dan nonekonomis.
Penyelidikan sumber pencemaran dapat dilaksanakan pada input, proses maupun pada output-nya dengan melihat jenis dan spesifikasi limbah yang diproduksi.
Bagan 1 menggambarkan hubungan antara subkegiatan dengan kegiatan lain yang terdapat kemungkinan limbah diproduksi.
Pencemaran yang ditimbulkan industri karena ada limbah keluar pabrik mengandung bahan beracun dan berbahaya. Bahan pencemar keluar bersama bahan buangan melalui media udara, air dan bahan padatan,Bahan buangan yang keluar dari pabrik masuk dalam lingkungan dapat diidentifikasi sebagai sumber pencemar.
Sebagai sumber pencemar perlu diketahui jenis bahan pencemar yang keluar, jumlah dan jangkauannya. Antara pabrik satu dengan yang lain berbeda jenis, dan jumlahnya tergantung pada penggunaan bahan baku, sistem proses, dan cara kerja karyawan dalam pabrik.
Industri Sebagai Sumber Pencemaran
Pada dasarnya fungsi industri mengolah input menjadi output. Sebagai input meliputi bahan baku, bahan penolong, tenaga kerja mesin dan tenaga ahli dan lain-lain.
Pilihan klasifikasi industri tergantung pada jenis bahan baku sehingga pengelompokannya dapat dilakukan dengan mudah apakah suatu industri itu termasuk dalam kelompok industri primair, sekunder ataupun tertier.
Untuk beberapa hal industri primer dapat diidentifikasi sebagai industri hulu karena pada dasarnya industri itu mengolah bahan baku menjadi bahan setengah jadi, seperti pengolahan hasil pertanian,perkebunan, pertambangan dan obatobatan.
Sebagai output industri diklasifikasikan produk utama, sampingan dan limbah yang dapat diuraikan menjadi limbah bernilai ekonomis dan nonekonomis.
Penyelidikan sumber pencemaran dapat dilaksanakan pada input, proses maupun pada output-nya dengan melihat jenis dan spesifikasi limbah yang diproduksi.
Bagan 1 menggambarkan hubungan antara subkegiatan dengan kegiatan lain yang terdapat kemungkinan limbah diproduksi.
Pencemaran yang ditimbulkan industri karena ada limbah keluar pabrik mengandung bahan beracun dan berbahaya. Bahan pencemar keluar bersama bahan buangan melalui media udara, air dan bahan padatan,Bahan buangan yang keluar dari pabrik masuk dalam lingkungan dapat diidentifikasi sebagai sumber pencemar.
Sebagai sumber pencemar perlu diketahui jenis bahan pencemar yang keluar, jumlah dan jangkauannya. Antara pabrik satu dengan yang lain berbeda jenis, dan jumlahnya tergantung pada penggunaan bahan baku, sistem proses, dan cara kerja karyawan dalam pabrik.